水稻栽培稻分类研究的现状与展望

简述了稻属、栽培稻种分类研究的现状,我国栽培稻种主要分类系统及籼、粳亚种的鉴别方法.全世界稻属植物的种共归纳为22个种,分属9个染色体组;栽培稻在亚种分级上主要可分为籼、粳两亚种或籼、粳和爪哇三个亚种,多数学者倾向于只分籼、粳两个亚种;亚种以下可分为生态群、生态型、品种或生态群、生态型、变种和品种,生态群、生态型的性状和指标不一,尚未统一;在分类方法上主要以形态特征,杂交亲和力,同工酶和植物学性状综合数值等来划分,而籼粳分子水平上的鉴别与分类也开始得到应用.栽培稻亚种间亲缘关系、亲和性及其与杂种优势的关系仍然是栽培稻分类研究的主要方向.     

秈粳稻杂种不育及其遗传基础的探讨

籼粳稻亚种间正反交多组合杂种不育的考察,表明籼粳杂种F_1普遍出现结实率不同程度降低,不实率随品种组合而异,有株间分离,穗间变异,正反交差异。数据变异幅度很宽而且不稳定。分析了不同方式回交与单穗选育所得的F_2数据,表明杂种不育的分布可因反回交而缩小,不实率可因选穗而提高。对杂种花粉育性作统计,表明籼粳杂交普遍使花粉趋于败育,花粉育性有分离与变异。作图表明花粉败育率与种子不实率呈直线相关。根据上述结果,对不育基因的假说进行了讨论;认为亚种间杂交中异源细胞质的竹用是小孢子发育发生波动的决定因素。提出了籼粳杂种不育遗传基础的模型,其中心环节是细胞质内蛋白质与酶的平衡在籼粳杂合基因组作用下发生了摆动。     

水稻籼粳杂交F1植株育性与花粉育性的关系

以2个广亲和品种(轮回422，02428)分别与籼、粳稻配组及粳/籼、籼/粳、粳/粳配组，检测了杂种F1代的结实率及镜检亲本F1代的花粉活性.试验结果表明：除测49外，亲本花粉可育性均较高，杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异，以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性最高；籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数达0.838 0.     

水稻籼粳杂交F1植株育性与花粉育性的关系

以广亲和品种轮回422、02428分别与籼、粳稻配组及粳／籼、籼／粳、粳／粳配组，检测杂种F1代的实率及镜检亲本F1代的花粉活性，试验结果表明：除测49外，亲本花粉可育性均较高，杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异，以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性为最高；籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数（r）达0.8380。     

籼-粳稻特异插入／缺失分子标记揭示的稻属植物遗传分化

籼-粳分化在亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)的驯化过程中非常重要,但其分化机制仍不清楚.有的学者认为水稻籼-粳分化是亚洲栽培稻在驯化过程中适应不同生境的结果,也有人认为籼-粳分化在水稻的野生祖先种中就已经存在.为了研究普通野生稻的籼-粳分化,并解析稻属(Oryza)植物的籼-粳遗传变异,利用34对籼-粳特异插入/缺失分子标记(InDel)引物,研究了50份典型籼稻(O.sativa L.subsp.Indica Kato)和粳稻(O.sativa L.subsp.japonica Kato)样本以及来源于35个国家的348份稻属其他种材料.结果表明,亚洲栽培稻存在明显的籼-粳分化,普通野生稻复合体(O.rufipogon complex)中存在"偏籼"和"偏粳"类型,而稻属的其他种均未出现籼-粳分化,普通野生稻复合体中"偏籼"和"偏粳"类型的地理分布格局与籼稻和粳稻的地理分布格局相吻合.考虑到大部分普通野生稻复合体的样本取自邻近有栽培稻种植的普通野生稻群体,推测得出部分普通野生稻样本中表现出的"偏籼"和"偏粳"类型可能是栽培稻的籼稻品种和粳稻品种在普通野生稻的长期协同进化过程中基因交流的结果.     

水稻籼粳杂交F_1植株育性与花粉育性的关系

以2个广亲和品种(轮回422,02428)分别与籼、粳稻配组及粳/籼、籼/粳、粳/粳配组,检测了杂种F1代的结实率及镜检亲本F1代的花粉活性.试验结果表明:除测49外,亲本花粉可育性均较高,杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异,以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性最高;籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数达0.8380.     

籼和粳稻及WCVs配组的杂种优势及育性

以广亲和品种轮回422，02428分别与籼、粳稻配组及粳/籼、籼/粳、粳/粳配组，检验杂种F1代的杂种优势与育性，试验结果表明M-201/日本优的每株穗数和单粒株重优势明显，广亲和品种与籼、粳配组能得到具有生物优势而且育性强的杂种F1代，显著提高水稻产量；轮回422为亲梗型的广亲和品种，但02428对籼稻有较强的亲和力.     

籼粳我稻米品质性状恙农艺性状之间的遗传协方差分析

用２个籼型裟光温敏核不育系和７个粳型广亲和品种为材料，按ＮＣⅡ设计配制杂交组合，获得亲本、Ｆ１及Ｆ２代的籽粒群体，对８个主要品质性状和６个农艺性状进行测定，按混合线性模型的分析方法对品质性状与农艺之间的遗传方差进行了研究，结果表明：在籼粳亚种间杂交组合中，稻为理化品质性状与植株农艺性状之间遗传协方差大都不直接加性／母体加性协方差，外观品质性状与农艺性状之间的遗传协方差则主要是直接加性／母体加性协方     

基于ISSR指纹标记的亚洲栽培稻与野生稻遗传多样性分析

为评价野生稻与亚洲栽培稻的遗传多样性及其变异关系,21对SSR引物被用于研究广泛地理分布的17份野生稻(其中11份O. rufipogon和6份O. nivara)和22份亚洲栽培稻(13份indica和9份japonica)样本.271条多态性片段被扩增出,占总扩增片段的96.10%.野生稻多态性片段的百分比(平均达64.30%)及Nei's遗传多样性值(GD)明显高于亚洲栽培稻,表明野生稻比亚洲栽培稻具更丰富的遗传多样性.UPGMA聚类分析显示野生稻的两个类群(O. rufipogon和O. nivara)关系密切,但在遗传上存在明显的分化,支持其作为两个独立物种的分类观点.野生稻中籼粳分化不很明显,亚洲栽培稻的籼粳亚种分化明显.亚洲栽培稻与多年生普通野生稻(O. rufipogon)关系更为密切,符合异源起源的遗传分化模式.     

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻(93-11)和粳稻(日本晴)的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入/缺失(InDcl)位点进行了实验验证.以包括93-11和日本睛在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带.对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测(neutrality test),确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点.进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性.该籼稻和粳稻鉴定方法被称为"InDel分子指数法".与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的"程氏指数法"相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点.另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景.InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路.     

杂草稻的分类地位和利用途径探讨

对海南岛杂草稻和亚洲栽培稻及其近缘野生种的形态特征和生长习性作了对比观察,表明杂草稻虽然易落粒和种子休眠性较强,但它们与伴生的栽培稻如蕊稻（深水稻）在外部形态和叶表皮微形态等上很相似．结合前人研究结果,探讨了杂草稻的来源,指出杂草稻应归入栽培稻籼粳二亚种,作为变种,同时,观察到杂草稻与杂交稻Ｆ１等一样,在叶片远轴面脉间两气孔带之间的几行长细胞中零星分布较多气孔,简称“中气孔”,指出这种异常现象可作为杂合程度的量化指标之一,在选育杂种性品种中有应用价值,杂草稻的杂种性繁殖机制和特异基因值得鉴定、研究和利用．     

籼粳亚种间杂交水稻育种进展及其应用分析

通过常规有性杂交育种途径,于2009年培育出具有超亲和性和特异遗传效应的光温敏核不育系SGW286S。2011年培育成功偏籼和偏粳型籼粳亚种间杂交稻。2013年在广西马山和上林进行10亩以上作连晚栽培示范,无论单产、抗倒力、抗病性均已超越当前生产上应用的品种间杂交稻。     

籼粳亚种间杂交水稻育种进展及其应用分析

通过常规有性杂交育种途径,于2009年培育出具有超亲和性和特异遗传效应的光温敏核不育系SGW286S。2011年培育成功偏籼和偏粳型籼粳亚种间杂交稻。2013年在广西马山和上林进行10亩以上作连晚栽培示范,无论单产、抗倒力、抗病性均已超越当前生产上应用的品种间杂交稻。     

生态条件对籼粳稻杂交后代亚种特性与经济性状的影响

以两个典型的籼粳交重组自交系F6群体(RILSA:中优早8号/丰锦、RILSB:七山占/秋光)为试材,分别在四川和辽宁同年种植,研究亚种特性和经济性状变化规律及其相互关系的结果表明,不同生态条件下籼粳交后代的亚种特性和经济性状都发生了显著的变化.生态条件对程氏指数和构成性状的影响因群体和性状而异,RILSA群体在四川和辽宁都呈偏粳分布,RILSB群体在辽宁接近正态分布,在四川呈偏粳分布,总体上四川表现比辽宁更加偏粳.与辽宁相比,四川穗数、结实率和千粒重降低,因而产量极显著下降,而穗粒数在不同地区和不同群体间差异不显著.程氏指数和构成性状与产量和经济性状有正相关的趋势,据此进行人工选择可能是北方稻区籼粳稻杂交育成品种仍然基本保持粳亚种特性的重要原因.此外,还讨论了籼粳分化与生态条件的关系等相关问题.     

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻（93—11）和粳稻（日本睛）的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入／缺失（InDel）位点进行了实验验证．以包括93—11和日本晴在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带．对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测（neutrality test）,确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点．进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性．该籼稻和粳稻鉴定方法被称为“InDel分子指数法99与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的“程氏指数法”相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点．另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景．InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路．     

水稻广亲和品种与籼粳亚种的亲缘关系

以典型的水稻籼粳亚种代表品种为参照群体,根据ＲＦＬＰ和ＳＳＲ标记座位上等位基因在亚种间的频率分布,确定了３个广亲和品种的基因组与两亚种的亲缘关系．如果亚种间无分化的等位基因在控制亚种间杂种育性上为显性,则这些品种的广亲和性可以用这类等位基因的高含量来解释．新等位基因的衍生及它们在亚种间的分化是导致亚种间部分生殖隔离的直接原因．由Ｉｋｅｈａｓｈｉ和Ａｒａｋｉ提出的“等位基因互作”模型与我们对广亲和性遗传基础的解释是高度一致的．     

石峡遗址M104古稻稃壳印痕研究

水稻稃壳双峰乳突,纵列横行排列有序,是鉴别籼、粳亚种的主要性状之一;在缺乏古稻谷的情况下,稻壳印痕也不失一种鉴别古稻的方法。用此方法对100片石峡遗址M104古稻稃壳双峰乳突印痕的研究,确认石峡古稻是一个处于籼、粳分化,属性模糊的杂合种群,是古稻演化历史阶段的反映。石峡古稻所呈现的籼、粳模糊性和分化状态特征,表明石峡古稻是我国栽培稻起源与发展史上承上启下的重要一环。     

籼粳杂交稻米品质性状与农艺性状之间的遗传协方差分析

用２个籼型水稻光温敏核不育系和７个粳型广亲和品种为材料，按ＮＣⅡ设计配制杂交组合，获得亲本、Ｆ１及Ｆ２代的籽粒群体，对８个主要品质性状和６个农艺性状进行测定，按混合线性模型的分析方法对品质性状与农艺性状之间的遗传协方差进行了研究，结果表明：在籼粳亚种间杂交组合中，稻米理化品质性状与植株农艺性状之间的遗传协方差大都为直接加性／母体加性协方差，外观品质性状与农艺性状之间的遗传协方差则主要是直接加性／母体加性协方差和母体加性／母体加性协方差，细胞质效应协方差也普遍存在．     

籼稻93-11和粳稻日本晴DNA插入缺失差异片段揭示的水稻籼-粳分化

碱基的插入/缺失(InDel)引起DNA序列变化并形成了DNA片段长度多态,可以用作遗传标记.为了评价基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的差异片段而设计的InDel引物在鉴定籼稻和粳稻两种生态型以及研究稻属不同物种之间亲缘关系的意义,采用45对InDel引物,对来自亚洲10个国家的49份籼稻、43份粳稻品种和24份野生稻进行了检验.结果表明,其中41对InDel引物鉴定籼稻或粳稻品种的准确率高于80%.主成分分析散点图显示:籼稻与粳稻存在明显的遗传分化;含AA基因组的野生稻物种与籼稻品种存在较近的亲缘关系;非AA基因组的野生稻物种不存在明显的籼-粳分化.并且证明了基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的InDel差异片段设计的引物可以用于栽培稻籼稻和粳稻品种的鉴定以及籼-粳分化问题的研究,及探索稻属不同物种间的亲缘关系.     

籼型新不育系红矮A的选育与应用

红矮Ａ为一新育成的籼型新质源不育系，具有西非栽培稻Ｄｉｒｒｉｄ５２－３７的胞质，花粉不育度９９．９５％，不育株率１００％，农艺性状优良，遗传性状稳定，开花习性好，配合力强，杂种一代优势强，米质好，抗病性。所配组合合红优５３５５、红优２２于１９９９年５月通过四川省品种审定。